512kbit反熔絲otp存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究

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1、－．ＫＩ朵各種故Ａ寒ＢＢＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ碩±學(xué)位論文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ論文題目５１２Ｋｂｈ反膝絲ＯＴＰ存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)硏究學(xué)科專業(yè)微電子學(xué)與圃體電子學(xué)學(xué)號(hào)２０１３２１０３０３１３作者姓名巧利峰師李咸教授指導(dǎo)教■Ｂ＾ｍ■獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)Ｔ進(jìn)行的研究；［作。及取得的研究成果據(jù)我所知，除了文中特別加標(biāo)注和致謝的地方夕ｈ

2、論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰與過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我－同Ｘ作的間志對(duì)本研究所做的任何賈獻(xiàn)均已在論義中作了明備的－謝意說明并表小。心＾ｉ作巧簽名＝君知口期：年月Ｈ論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全丫解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，，有權(quán)保留并向國家巧關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論義的復(fù)印件和磁盤允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可將學(xué)位論文的全１＾部或部分內(nèi)容編入巧關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可＾＾采用影印、縮印或打描等復(fù)制予段保存、匯編學(xué)位論文。

3、（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）Ｃ—：Ｚ作者簽名；導(dǎo)簽名＾訓(xùn)師Ｚ崎＾＂＂ｊＨ：巧口期年分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文512Kbit反熔絲OTP存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究（題名和副題名）馬利峰（作者姓名）指導(dǎo)教師李威教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科專業(yè)微電子學(xué)與固體電子學(xué)提交論文日期2016.03.18論文答辯日期2016.05.12學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年06月答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。ResearchonDesignAndImplemen

4、tationTechnologyof512KbitAnti-fuseOTPMemoryAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsAuthor:LifengMaSupervisor:ProfessorWeiLiSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要隨著人類進(jìn)入航天時(shí)代，在空間高輻射

5、環(huán)境中能夠穩(wěn)定準(zhǔn)確存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器變得尤為重要。反熔絲OTP存儲(chǔ)器以其穩(wěn)定、可靠、抗干擾以及優(yōu)異的抗輻照性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天和軍事等要求嚴(yán)格的領(lǐng)域。然而迄今為止，我國在反熔絲OTP存儲(chǔ)器的研究領(lǐng)域，仍然沒有實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。本篇論文的基本目標(biāo)就是研究如何設(shè)計(jì)并最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的512Kbit反熔絲OTP存儲(chǔ)器。主要工作是設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)單元，ESD防護(hù)，冗余測(cè)試電路，以及編程和讀出電路，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，隨后進(jìn)行版圖的設(shè)計(jì)，流片后進(jìn)行了封裝測(cè)試驗(yàn)證。論文在研究國內(nèi)外多種反熔絲單元的基礎(chǔ)上，采用了與商用CMOS工藝兼容的新型柵氧化層反熔絲，設(shè)計(jì)了1T1

6、C的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的反熔絲單元擊穿后電阻一致性好，且電阻較小。為方便全電路的快速數(shù)字化仿真，對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行了建模和簡單仿真。在外圍電路的設(shè)計(jì)上，考慮到芯片的產(chǎn)品化，首先設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)器的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)陣列和多級(jí)的譯碼結(jié)構(gòu)；為了方便產(chǎn)品的出廠測(cè)試，存儲(chǔ)陣列增加了冗余測(cè)試電路，實(shí)現(xiàn)了OTP存儲(chǔ)器出廠的可測(cè)試性。在編程電路中，設(shè)計(jì)了兩級(jí)電荷泵電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)部編程高壓的控制，避免了對(duì)未選中單元的誤編程。在讀出電路中，設(shè)計(jì)了靈敏放大器和兩級(jí)DICE鎖存器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)穩(wěn)定而正確的讀出。對(duì)冗余測(cè)試電路、編程電路和讀出電路等各個(gè)功能模塊運(yùn)用SPEC

7、TRE工具進(jìn)行了模擬仿真驗(yàn)證。為了快速實(shí)現(xiàn)全電路的功能驗(yàn)證，通過將電路模塊用Verilog代碼替換，借助AMS仿真工具進(jìn)行了全電路的快速功能驗(yàn)證。功能驗(yàn)證后，為了保證電路功能的精確，對(duì)全電路進(jìn)行了Finesim模擬仿真，完成電路最終的設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行了版圖的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，介紹了版圖的布局布線，以及版圖中采用的抗輻照加固措施。運(yùn)用Calibre工具對(duì)版圖進(jìn)行了DRC和LVS的檢查驗(yàn)證，隨后進(jìn)行了寄生參數(shù)提取和后仿真，最終導(dǎo)出GDSII文件發(fā)送給Foundry進(jìn)行流片。最后，對(duì)實(shí)際流片后的芯片進(jìn)行了封裝與測(cè)試，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了芯片讀寫功能的正確性，并

8、驗(yàn)證了存儲(chǔ)容量的大小滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)。關(guān)鍵詞：反熔絲OTP存儲(chǔ)器，電路設(shè)計(jì)與仿真，版圖設(shè)計(jì)，封裝